風(fēng)電接入方式和對(duì)電網(wǎng)影響探究綜述

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1、風(fēng)電接入方式和對(duì)電網(wǎng)影響探究綜述　　摘要：風(fēng)力發(fā)電因其環(huán)境友好、技術(shù)成熟、清潔等優(yōu)點(diǎn)成為電力系統(tǒng)中發(fā)展的熱點(diǎn)，逐漸成為電網(wǎng)電源的重要組成部分。分析了風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn)，介紹了風(fēng)電接入電網(wǎng)的方式，分析了風(fēng)電接入后對(duì)電網(wǎng)的主要影響以及改善這些影響的一些措施，并對(duì)風(fēng)電接入電網(wǎng)方式的發(fā)展新趨勢(shì)進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；風(fēng)電機(jī)；接入方式；電網(wǎng)；穩(wěn)定性；電能質(zhì)量作者簡(jiǎn)介：顧謙（1984-），男，江蘇蘇州人，江蘇省電力公司檢修分公司蘇州檢修分部，助理工程師；禹化然（1984-），男，山東新泰人，江蘇省電力公司檢修分公司蘇州檢修分部，工程師。（江蘇蘇州215000）中圖分類號(hào)：TM

2、614文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-0079（2013）17-0205-03風(fēng)力發(fā)電具有可開(kāi)發(fā)容量大、清潔無(wú)污染、投資周期短、占地少、技術(shù)趨于成熟、有著超過(guò)20年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等諸多的優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國(guó)的高度重視，已成為當(dāng)今世界發(fā)展最快的能源之一。特別是在全球氣候持續(xù)變暖、大氣污染日益加劇、保護(hù)環(huán)境成為全球共同議題的大環(huán)境下，各個(gè)國(guó)家都已開(kāi)始大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。14近年來(lái)，風(fēng)電技術(shù)高速發(fā)展，盈利能力也隨著風(fēng)電技術(shù)的逐步成熟和成本的逐漸降低而穩(wěn)步提高，越來(lái)越多資本投入都為風(fēng)電的發(fā)展提供了有利條件。為了有效利用風(fēng)能資源，大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)必須要實(shí)現(xiàn)接入電網(wǎng)運(yùn)行。然而，風(fēng)電的接入

3、會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性、電能質(zhì)量等方面產(chǎn)生不良影響，風(fēng)電場(chǎng)的容量越大，這種影響也越明顯，這也成為制約風(fēng)電發(fā)展的一個(gè)瓶頸。如何實(shí)現(xiàn)風(fēng)電的平滑接入和有效控制問(wèn)題正逐漸成為新的研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)風(fēng)電的接入方法以及對(duì)接入電網(wǎng)的影響等問(wèn)題進(jìn)行了分析和討論。一、風(fēng)電的接入方式1.恒速恒頻風(fēng)電機(jī)的接入恒頻恒速風(fēng)電機(jī)組分為同步風(fēng)電機(jī)組和異步風(fēng)電機(jī)組兩種類型。不同類型的機(jī)組可采用不同的接入方法。（1）同步風(fēng)電機(jī)的接入。由于同步風(fēng)電機(jī)本身固有的特性，其出力隨風(fēng)速的變化而波動(dòng)。若不進(jìn)行有效控制，會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。其接入比較復(fù)雜，需要一整套的接入措施。目前常采用的接入方式主要有：1）準(zhǔn)同期接

4、入。當(dāng)風(fēng)電機(jī)組端電壓與電網(wǎng)電壓幅值、波形、相序相同，并且頻率和相位一致時(shí)便可接入電網(wǎng)運(yùn)行。2）自同步接入。接入前，風(fēng)電機(jī)在轉(zhuǎn)子端未加勵(lì)磁，勵(lì)磁繞組經(jīng)限流電抗器短路，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速要求時(shí)將電機(jī)接入電網(wǎng)，并立即投入勵(lì)磁將電機(jī)牽入同步運(yùn)行。14（2）異步風(fēng)電機(jī)的接入。異步發(fā)電機(jī)靠轉(zhuǎn)差率來(lái)調(diào)整負(fù)荷，對(duì)機(jī)組調(diào)速的要求不像同步電機(jī)那么精確，只要轉(zhuǎn)速接近同步速時(shí)就可接入，也可通過(guò)晶閘管調(diào)壓裝置接入電網(wǎng)。但異步電機(jī)接入瞬間會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，會(huì)使電網(wǎng)電壓瞬時(shí)跌落。因此，需要采取有效措施以保障電機(jī)和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。目前國(guó)內(nèi)外異步風(fēng)電機(jī)組的接入主要有三種方式：1）直接接入。只

5、要發(fā)電機(jī)組端電壓相序與電網(wǎng)相同且轉(zhuǎn)速到達(dá)同步轉(zhuǎn)速要求時(shí)即可接入電網(wǎng)。2）降壓接入。在異步電機(jī)與電網(wǎng)之間串接電抗器或電阻，接入電網(wǎng)后穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)再將其短接。這種方式可抑制風(fēng)電機(jī)接入時(shí)的瞬時(shí)沖擊電流，適用于百千瓦級(jí)以上的風(fēng)電機(jī)組。3）軟接入。軟接入是風(fēng)電機(jī)組與電網(wǎng)之間通過(guò)晶閘管連接，通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)的軟接入。這種接入方式可將電機(jī)接入瞬間沖擊電流限制在規(guī)定范圍內(nèi)，從而得到一個(gè)較為平滑的接入過(guò)程。軟切入法框圖如圖1所示，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)機(jī)端的開(kāi)關(guān)閉合，發(fā)電機(jī)組通過(guò)雙向晶閘管與電網(wǎng)相連，瞬態(tài)過(guò)程結(jié)束后，利用一組開(kāi)關(guān)將雙向晶閘管短接，完成接入過(guò)程。2.變

6、速恒頻發(fā)電機(jī)組的接入14變速恒頻風(fēng)電機(jī)的主要特點(diǎn)是風(fēng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可在很大范圍內(nèi)變化而不影響輸出電能的頻率，可使風(fēng)能利用系數(shù)CP保持最大值不變，大大提高了風(fēng)能的利用率。變速恒頻風(fēng)電機(jī)組已逐漸取代恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組成為當(dāng)今大型風(fēng)電機(jī)的主流機(jī)型。變速恒頻風(fēng)電機(jī)組也可根據(jù)機(jī)組類型的不同采用不同的接入方式：（1）雙饋風(fēng)電機(jī)組的接入。雙饋風(fēng)電機(jī)與電網(wǎng)是柔性連接的（如圖2所示），可通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流實(shí)現(xiàn)軟接入，從而避免接入時(shí)發(fā)生電流沖擊和過(guò)大的電壓波動(dòng)。目前，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的接入方式主要有三種。1）空載接入。機(jī)組接入前空載，不參與能量和轉(zhuǎn)速的控制，由原動(dòng)機(jī)控制發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。

7、雙饋風(fēng)電機(jī)的空載接入控制策略框圖如圖3所示，其控制策略詳見(jiàn)文獻(xiàn)[7]。2）帶載接入。風(fēng)電機(jī)組接入前帶有一定的負(fù)載，具有能量調(diào)節(jié)作用，可與原動(dòng)機(jī)相配合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制，降低了對(duì)原動(dòng)機(jī)調(diào)速能力的要求。但這種接入方式控制較為復(fù)雜，需要進(jìn)行電壓補(bǔ)償和檢測(cè)更多的電壓、電流量。143）孤島接入。孤島接入方式框如圖4所示，其工作過(guò)程可分為三個(gè)階段：一是勵(lì)磁階段。當(dāng)風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速要求時(shí)，K1閉合，直流充電器通過(guò)預(yù)充電變壓器給交-直-交變流器的直流側(cè)充電。充電結(jié)束后風(fēng)電機(jī)側(cè)的變流器工作，供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流，定子電流上升直至輸出電壓達(dá)到額定值，勵(lì)磁階段結(jié)束。二是孤島運(yùn)行階